CN101761325A - 采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法 - Google Patents

Abstract

采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法。传统的三相流量计很难现场实用化维修困难。本发明方法，测量拉力、扭矩、有功功率、液位传感器环空液面值，按下面的方法改变工况运行状态：(1)采油井停机、(2)采油井变频、(3)采油井调参、(4)采油井油管中采出液体注入环套中；分别通过以上4种方式，使环空液面发生变化；改变工况后的采油井持续该工况状态下运行一段时间t后，再恢复到改变前工况状态运行；测量变化前的参数；通过以上所述的采油井工况改变，使环空液面发生变化，计算得出采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量、环空液面的变化。本发明用于测量采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量。

Description

采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法

技术领域：

本发明涉及二种装置及测量方法；具体涉及一种采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法及其使用的设备。

背景技术：

采油井井口三相流流量及单井日产液量测量属于世界性难题，传统的三相流量计体积庞大、结构复杂，有放射性、造价昂贵、测量过程操作麻烦时间长，测试参量多很难现场实用化，维修困难。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用螺杆泵井变参数计量诊断装置和螺杆泵井计量诊断综合测试仪来实现采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量的方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法，运行中采油井的工况改变前，测量拉力、扭矩、有功功率、液位传感器环空液面值，按下面的方法改变工况运行状态：(1)采油井停机、(2)采油井变频、(3)采油井调参、(4)采油井油管中采出液体注入环套中；分别通过以上4种方式，使环空液面发生变化；改变工况后的采油井持续该工况状态下运行一段时间t后，再恢复到改变前工况状态运行；测量工况改变后的拉力、扭矩、有功功率、液位传感器环空液面值；通过以上所述的采油井工况改变，使环空液面发生变化，通过环空液面变化量，计算得出采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量、环空液面的变化。

所述的采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法，所述的采油井停机是指正常运行中的采油井，停止运行；所述的采油井变频是指正常运行中的采油井，通过变频器调高或者调低运行频率；所述的采油井调参是指正常运行中的采油井，改变输入功率；所述的采油井油管中采出液体注入环套中是指正常运行中的采油井，采出的液体不是通过输油管线运走，而是直接注入套管与油管之间环套中。

所述的采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法，所述的计算是通过环空液面变化导致井上传感器拉力、扭矩、有功功率改变前、改变后的测量值发生变化；拉力或扭矩，或者有功功率改变前、改变后测量值的变化量与环空液面改变前、改变后的变化量建立模型，根据工况变化前后测量的时间t，转换成井口输油管线三相流流量及单井日产液量，环空液面数据。

一种进行上述测量使用的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，其组成包括：笔记本电脑或掌上电脑PDA、工业控制PC104机，所述的笔记本电脑通过导线连接无线接收天线，所述的无线接收天线装有接收模块，所述的接收模块通过接收信号连接无线发射器中的发射模块，所述的无线发射器连接传感器。

所述的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，所述的无线接收天线连接笔记本电脑的USB接口。

一种进行上述测量使用的螺杆泵井变参数计量诊断装置，其组成包括，电源，所述的电源分别连接断路器2P和断路器3P，所述的断路器3P穿过互感器连接变送器，所述的变送器连接单片机，所述的单片机连接24V继电器，所述的24V继电器连接交流接触器KM2，所述的交流接触器KM2连接带有动力的热继电器JR；所述的断路器2P连接滤波器EMI，所述的滤波器EMI连接单片机，所述的单片机连接220V继电器，所述的220V继电器连接变频器，所述的变频器连接带有动力的交流接触器KM1。

所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，所述的断路器2P连接控制按扭，所述的控制按扭分别连接24V继电器、220V继电器、交流接触器KM2、变频器、交流接触器KM1和热继电器JR，所述的热继电器JR连接交流接触器KM1，所述的交流接触器KM1连接交流接触器KM2。

所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，所述的单片机连接24V开关电源，所述的24V开关电源分别连接交流接触KM2和220V继电器，所述的单片机连接交流接触器KM2。

所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，所述的滤波器连接24V开关电源，所述的24V开关电源连接24V继电器，所述的24V继电器连接交流接触器KM1，所述的滤波器连接变送器。

所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，所述的断路器3P分别连接交流接触器KM2、变送器和变频器，所述变频器分别连接交流接触器KM2、单片机和互感器，所述的断路器2P连接220V继电器。

本发明的有益效果：

1.本发明为采油井井口三相流流量测量提供了新的研究方向，在工业领域具有广泛的应用前景。本发明的方法与传统的三相流流量测试的原理不同，方法不同，系统构成简单，易于采油井现场使用，测试方便。

2.本发明的方法测试中排除了三相流中气体的影响，通过变量调整，实现采油井井口输油管线三相流(即油、气、水)流量测量、单井产液量计量。

3.本发明方法为地下油藏地矿资源分析提供依据，合理分配区域内井数及采油井泵型选择，实现采油井工况更合理配置，趋油手段及输油管线分布等更合理有效。

4.本发明实现了采油井井口的油、气、水三相流的流量测量，测量过程中无需气液分离，也不需要密度、流量等测量仪器，消除了仪器本身误差。使采油井井口三相流流量及单井日产液量测量的实用化产品将成为可能。而且具有体积小、测量范围广、测量时输入的参数少、成本低、新颖、实用化、节能降耗。

6.本发明为采油井井口三相流流量测量及应用开僻了新的领域，并提供了专用设备，使采油井井口三相流流量及单井日产液量测量的实用化将成为可能，解决了三相流流量测量实用化世界性难题。

附图说明：

附图1为本发明中螺杆泵井变参数计量诊断装置的结构图。

附图2为附图1的电路图。

附图3为本发明中螺杆泵井计量诊断综合测试仪的结构示意图。

附图4为附图3的电路图。

附图5为附图3中应变片电桥的原理图。

附图6为附图3中前置放大器一路的电路图。

具体实施方式：

实施例1：

采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法，运行中采油井的工况改变前，测量拉力、扭矩、有功功率、液位传感器环空液面值，正常运行中的采油井按下面的方法改变工况运行状态，(1)采油井停机、(2)采油井变频、(3)采油井调参、(4)采油井油管中采出液体注入环套(油管与套管之间)中；改变工况后的采油井持续该工况状态下运行一段时间t后，再恢复到改变前工况状态运行；测量工况改变后的拉力、扭矩、有功功率、液位传感器环空液面值；通过以上所述的采油井工况改变，使环空液面(油管与套管之间)发生变化，通过环空液面变化量，计算得出采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量、环空液面的变化。

实施例2：

采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法，正常运行中的采油井测量拉力、扭矩、有功功率、液位传感器环空液面值，按下面的方法改变工况运行状态，改变工况后的采油井持续该工况状态下运行一段时间t后，再恢复到改变前工况状态运行。

(1)采油井停机

正常运行中的采油井，停止运行，改变采油井工况运行状态，使环空液面发生变化。

(2)采油井变频

正常运行中的采油井，通过变频器调高或者调低运行频率，改变采油井工况运行状态，使环空液面发生变化。

(3)采油井调参

正常运行中的采油井，通过改变输入功率，改变采油井工况运行状态，使环空液面发生变化。

(4)采油井油管中采出液体注入环套中

正常运行中的采油井，采出的液体不是通过输油管线运走，而是直接注入套管与油管之间环套中，改变采油井工况运行状态，使环空液面发生变化。

测量工况改变后的拉力、扭矩、有功功率、液位传感器环空液面值；

所述的计算是通过上述的环空液面变化导致井上传感器拉力、扭矩、有功功率改变前、改变后的测量值发生变化；拉力或扭矩，或者有功功率改变前、改变后测量值的变化量与环空液面改变前、改变后的变化量建立模型，根据工况变化前后测量的时间t，转换成井口输油管线三相流流量及单井日产液量，环空液面数据。

实施例3：

采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量使用的螺杆泵井变参数计量诊断装置，其组成包括，电源1，所述的电源1分别连接断路器2P2和断路器3P5，所述的断路器3P5穿过互感器8连接变送器7，所述的变送器7连接单片机14，所述的单片机14连接24V继电器3，所述的24V继电器3连接交流接触器KM210，所述的交流接触器KM210连接带有动力的热继电器JR11；所述的断路器2P2连接滤波器EMI4，所述的滤波器EMI4连接单片机14，所述的单片机14连接220V继电器9，所述的220V继电器9连接变频器12，所述的变频器12连接带有动力的交流接触器KM113；所述的变送器7与单片机14整合为一体时互感器8可以装在变送器7的内部和外均可。

实施例4：

实施例3所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，所述的断路器2P2连接控制按扭15，所述的控制按扭15分别连接24V继电器3、220V继电器9、交流接触器KM210、变频器12、交流接触器KM113和热继电器JR11，所述的热继电器JR11连接交流接触器KM113，所述的交流接触器KM113连接交流接触器KM210。

实施例5：

实施例3或4所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，所述的单片机14连接24V开关电源6，所述的24V开关电源6分别连接交流接触KM210和220V继电器9。

实施例6：

上述的实施例所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，所述的滤波器4连接24V开关电源6，所述的24V开关电源6连接24V继电器3，所述的24V继电器3连接交流接触器KM113，所述的滤波器4连接变送器7。

实施例7：

上述的实施例所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，所述的断路器3P5分别连接交流接触器KM210、变送器7和变频器12，所述变频器12分别连接交流接触器KM210、单片机14和互感器8，所述的互感器8可以装在变送器7的内部和外均可。

实施例8：

上述的实施例所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，所述的单片机14连接交流接触器KM210。

实施例9：

上述的实施例所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，所述的断路器2P2连接220V继电器9。

实施例10：

采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量使用的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，其组成包括：笔记本电脑或掌上电脑PDA、工业控制PC104机即单片机，所述的笔记本电脑1通过导线2连接无线接收天线3，所述的无线接收天线3装有接收模块，所述的接收模块通过接收信号连接无线发射器4中的发射模块，所述的无线发射器4连接传感器5，所述的传感器带有扭矩、拉力和转速。

所述的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，所述的无线接收天线有USB接口，所述的USB接口连接笔记本电脑。

实施例11：

实施例10所述的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，在运行中螺杆泵采油井的工况改变前，传感器持续检测现场拉力、扭矩及转速工况改变前的信号，工况改变后如：停机或变频调参或采油井油管中采出液体注入环套中，运行一段时间，使环空液面发生变化，采油井持续该工况状态下运行一段时间(t)。再恢复到工况改变前状态运行，测量工况改变后的拉力或扭矩。螺杆泵采油井经过上面的运行过程后，采油井的环空(油管与套管之间)液面发生变化，环空液面变化导致井上传感器测量拉力或扭矩前、后的值发生变化。拉力或扭矩前、后测量值的变化量与环套液面前、后的变化量建立模型，根据工况变化前后测量的时间(t)，即可转换成井口输油管线三相流流量及单井日产液量，环空液面、建议性工况诊断包括杆断、参数高、参数低、漏失、有无磨损等；螺杆泵采油井所测量的数据实现数据库网络化管理，将测量数据上传，限制对测量数据的查询、修改、删除的权限。

实施例12：

实施例10或11所述的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，所述的传感器将扭矩、拉力信号转化为电信号，经前置放大后送入A/D，单片机对数字信号进行处理，经天线发送，笔机本无线接收，笔机本主机对测量数据分析处理，测试结束即可给出井口三相流流量、单井日产液量、液面，以及工况的建议性诊断结果，测试完毕的数据文件由曲线回放软件形成报表，数据库网络化管理等。

所述的扭矩传感器、拉力传感器及转速传感器均采用电阻电桥应变片式传感器；在电桥式检测电路中，后面接的前置放大器通常为差动放大器，所述的应变片电桥，其中R1为工作电阻，工作时，只有它的阻值随形变发生变化。ΔR1为R1的变化值。初始状态下Uo＝0。当有ΔR1时，

$U_o=\frac{\frac{R_4}{R_3}\frac{\mathrm{\Δ}{R}_1}{R_1}}{(1+\frac{R_2}{R_1}+\frac{\mathrm{\Δ}{R}_1}{R_1})(1+\frac{R_4}{R_3})}U$

设桥臂比 $n=\frac{R_2}{R_1},$ 由电桥初始平衡时，图1 $\frac{R_2}{R_1}=\frac{R_4}{R_3},$ 舍去分母中的

可得， $U_0=\frac{n}{(1+n^2)}\frac{\mathrm{\ΔR}1}{R_1}U$

为了使用电桥电器灵敏度最大，实际中，

取R₁＝R₂，即n＝1，则，

$U_o=\frac{U}{4}\frac{\mathrm{\Δ}{R}_1}{R_1}$

由于传感器检测元件的输出电压很小，通常不超过十几毫伏，而转速信号只有几毫伏，这么弱的信号单片机是无法处理的，也容易被噪声干扰而淹没。因此需要将这个微弱的电压信号进行放大，前置放大器的作用是把传感器检测的信号进行适当的放大整形处理后送给单片机。

前置放大电路有三路，分别用来放大拉力、扭矩及转速传感器的输出电压。三路的电路设计是完全一样的，虽然测量中各传感器的输出电压不一样，但是可以通过调节电位器W1和W2来控制最终的输出电压U0，使其满足后续A/D转换的要求。AR1及R1、R2、R3、R4构成第一级差动放大器。这种接法可以使电路的输出电压与传感器工作电阻的相对变化率呈很好的线性关系，利于A/D转换后的测量标定。传感器的输出电压Ui相当于差动放大器的共模输入，由理想运放的“虚短”、“虚地”特性，有：

U_a＝U_b

$U_a=\frac{R_1}{R_2+R_1}(U_1-U_i)+U_i$

$U_b=\frac{R_3}{R_1+R_3}{U}_i$

以上三式联立可求得： $U_1=\frac{R_3-R_2}{R_1+R_3}{U}_i$

在螺杆泵综合测试仪的发射采样部分中，单片机系统是它的核心部分，螺杆泵计量诊断综合测试仪使用一种高性能嵌入式微控制器的芯片。工作时，该部分还要随同螺杆泵的光杆做旋转的运动。CPU将A/D转换后的数据处理后，通过其串行口将数据送给无线数传模块，通过无线模块以无线的方式在单片机和上位机之间建立起数据通信。因此本设计要求所选用的单片机应该具有速度快、稳定性强的特点。

螺杆泵正常运转下理论公式及各种模型如下

1扭矩

M井口扭矩转由子自身扭矩(M1)、举升液体的有功扭矩(M2)、杆液磨擦扭矩(M3)、扶正器扭矩组成(M4)，具体的公式如下：

M＝M1+M2+M3+M4

M1＝1.02×(91.3δ0+n0.45)+46.2

$M_2=\frac{2\mathrm{eDT}}{\mathrm{\π}}\mathrm{\ΔP}$

$M_3=\frac{{2\mathrm{\π}}^2\mathrm{\μn}{D}^2{d}^2}{D^2-d^2}L$

M4＝MN×N

N—扶正器数

MN—每个扶正器磨擦扭矩，算法参照M3

2、拉力

F＝F1+F2-F3-F4

F2＝(πR2+16eR)ΔP

F4＝2πμ1e1VL

$e1=\frac{m^2-1}{[(m^2+1)/n]m-(m^2-1)},$ $m=\frac{D}{d}$

F1—抽油杆自重

F2—液体压力作用在转子上的轴向力

F3—液体中杆的浮力

F4—液体流动对抽油杆向上的磨擦力

D—油管内径

d—杆直径

3、压差

ΔP＝Pd+Pz+Pm-Ph-Pc

Pd—地面油管线压力

Pz—泵出口到井口油管内液柱静压MP

Pm—泵出口到井口液体流动的沿程损失MP

Ph—环空动液面至泵入口的液柱静压

Pc—套压

目前螺杆泵井工况，油压Pd与套压Pc差别不大，对系统测试影响不大

Pz＝γL×10-6    Ph＝γh×10-6

$\mathrm{Pm}=\frac{128\mathrm{k\μLQ}}{\mathrm{\π}{(D-d)}^2(D^2-d^2)}\×{10}^6$

$K=(1-D/d)[(1+D/d)+\frac{1-{(D/d)}^2}{\mathrm{Lh}(D/d)}]-1$

q＝4eD1T每转排量

γ—密度，N/m3

k—流道形状系数，小数

μ—液体粘度，Pa·S

e—泵的偏心距，m

D1—螺矸泵转子直径，m

T—定子导程，m

4、建立环空液面变化量模型

正常运行的采油井，不同泵型都存在下面关系，只与环空液面变化量(与液体高度及重量变化量)有关，与含气量多少无关，气体的重量与液体相比可以忽略。

ΔF工况改变前后实测拉力测量差值

有：ΔF/S2＝ΔW1/S1            (1)

    ΔW1＝S1ΔF/S2             (2)

5、单井日产液量模型

$W1=\frac{1440{\mathrm{\ΔW}}_1}{t}---\left(3\right)$

6、采油井三相流流量模型

$Q=\frac{60{\mathrm{\Δw}}_1}{t}---\left(4\right)$

ΔW1t时间内环空液量变化量，与含气量多少无关。

Q井口三相流流量    公斤/小时

W1单井日产液量     吨/天

S1环空截面积

S2抽油泵腔体截面积

t改变采油井工况并持续运行一段时间

7、建立环空液面模型

由于F-F1+F3+F4＝F2            (5)

F2＝(πR2+16eR)ΔP

ΔP＝Pd+Pz+Pm-Ph-Pc

Pz-Ph＝ΔP-Pd-Pm+Pc

γ＝0.855(1-ν)+ν

有Hγ＝Pz-Ph

H＝(Pz-Ph)/γ                (6)

ν含水率

t改变采油井工况并持续运行一段时间

H环空液面

M实测扭矩值

F实测拉力值

8、建立调参模型

①参数高

如果HH-H＜100现场螺杆泵井工况参数高，建议调低转数。

②参数低

如果H＜300现场螺杆泵井工况参数低，建议调高转数。

9、建立杆断模型

如果F＜F1-F3则现场螺杆泵井杆断

10、建立磨损模型

如果现场螺杆泵井启机后，螺杆泵正常运行时，实测扭矩N最大与最小之间的差值大于20Nm，且有周期性规律出现，则现场螺杆泵井有磨损。

11、建立漏失模型

如果F＞F1-F3与M＜M1+50，则现场螺杆泵井有漏失。

实施例13：

上述的实施例所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，运用此装置通过测试运行中改变工况前螺杆泵井，工况运行中的改变如停机或变频调参或采油井油管中液体注入环套中，运行一段时间，再恢复到改变前工况运行后，前后有功功率的差值，并建立实测模型，即可得出该段时间内油套环空的液量变化，进而直接转换成井口三相流流量、单井日产液量、液面、建议性工况诊断包括杆断、参数高、参数低、漏失、有无磨损等；螺杆泵采油井所测量的数据实现数据库网络化管理，将测量数据上传，限制对测量数据的查询、修改、删除的权限；曲线回放软件将测量完的数据形成数据报表，便于数据分析。

实施例14：

上述的实施例所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，运行此装置时螺杆泵采油井的工况改变前，电参测量有功功率值。工况改变后；工况改变如：停机或变频调参或采油井油管中采出液体注入环套中，运行一段时间，使环空液面发生变化。采油井持续该工况状态下运行一段时间(t)。再恢复到工况改变前状态运行，测量有功功率值后。采油井经过上面的运行过程后，采油井的环空油管与套管之间液面发生变化，环空液面变化导致井上电参测量有功功率等前、后的值发生变化。有功功率前、后测量值的变化量与环空液面前、后的变化量建立模型，根据工况变化前后测量的时间(t)，即可转换成井口输油管线三相流流量及单井日产液量、螺杆泵建议性工况诊断包括杆断、参数高、参数低、漏失、有无磨损等。根据能量守恒原理，通过现场自动变频调参，环空液面变化引起有功功率的变化，建立有功功率变化与油套环空液面的液量变化量之间的关系模型，并建立如下模型：

1螺杆泵正常运转下理论公式如下

1)扭矩

M井口扭矩转由子自身扭矩(M1)、举升液体的有功扭矩(M2)、杆液磨擦扭矩(M3)、扶正器扭矩组成(M4)，具体的公式如下：

M＝M1+M2+M3+M4

M1＝1.02×(91.3δ0+n0.45)+46.2

$M_2=\frac{2\mathrm{eDT}}{\mathrm{\π}}\mathrm{\ΔP}$

$M_3=\frac{2{\mathrm{\π}}^2\mathrm{\μn}{D}^2{d}^2}{D^2-d^2}L$

M4＝MN×N

M5—工况改变前井口扭矩

2)压差

ΔP＝Pd+Pz+Pm-Ph-Pc

Pd—地面油管线压力

Pz—泵出口到井口油管内液柱静压MP

Pm—泵出口到井口液体流动的沿程损失MP

Ph—环空动液面至泵入口的液柱静压

Pc—套压

目前螺杆泵井工况，油压Pd与套压Pc差别不大，对系统测试影响不大

Pz＝γL×10-6    Ph＝γh×10-6

γ—密度，N/m3

$\mathrm{Pm}=\frac{128\mathrm{k\μLQ}}{\mathrm{\π}{(D-d)}^2(D^2-d^2)}\×{10}^6$

$K=(1-D/d)[(1+D/d)+\frac{1-{(D/d)}^2}{\mathrm{Lh}(D/d)}]-1$

D—油管内径，m

d—杆直径，m

k—流道形状系数，小数

μ—液体粘度，Pa·S

q＝4eD1T每转排量

Q＝Qthη容＝5760neDTη容

Qth—泵的理论排量，m3/d

e—泵的偏心距，m

D1—螺矸泵转子直径，m

T—定子导程，m

n—泵的转速，r/min

γ＝0.855(1-fw)+fw

K为常数

3)传动效率

井口有功功率与井口扭矩关系

J＝Mn/9550

输入有功功率与井口有功功率关系

J＝yYc

传动效率与输入有功功率关系

Yc＝-3.1298*Y*Y；

y＝y+34.296*Y；

y＝y-21.564；

正常运行的采油井，工况改变前后，环空液面发生变化量(与液体高度及重量变化量)有关，与含气量多少无关。数据采集在工况改变前后进行，此时螺杆泵采油井运行状况只有液面发生变化不同，即举升液体的有功扭矩(M2)有变化，其它完全相同。不同泵型都存在下面关系，环空液面变化量ΔH，只与M2变化量(ΔM2)有关，即ΔM。

从而有：

2环空液面变化量模型

ΔJ＝y1Yc1-y2Yc2＝ΔMn/9550

J1-J2＝n(M5-M6)/9550

＝ΔM2n/9550

＝Δ2eDTΔp/π

＝2eDTΔHγ/π

＝ΔHK

可以求出：

ΔW₁＝S₁ΔH

3环空液面模型

H＝(J₁-(M₁+M₃+M₄₎n/9550)/K    (1)

4单井日产液量模型

$W_1=\frac{1440{\mathrm{\ΔW}}_1}{t}---\left(2\right)$

5采油井三相流流量模型

$Q=\frac{60\mathrm{\Δ}{w}_1}{t}---\left(3\right)$

J—井口有功功率

y—输入有功功率

J₁—工况改变前井口有功功率

y₁—工况改变前输入有功功率

Yc₁—工况改变前传动效率

Yc₂—工况改变后传动效率

M₆—工况改变后井口扭矩

J₂—工况改变后井口有功功率

y₂—工况改变后输入有功功率

ΔM—工况改变前后井口扭矩变化量

ΔJ—工况改变前后井口有功功率变化量

Δy—工况改变前后输入有功功率变化量

N—扶正器数

MN—每个扶正器磨擦扭矩，算法参照M3

H环空液面

ΔH环空液面变化量

Yc—传动效率

ΔW₁t时间内环空液量变化量，与含气量多少无关。

Q井口三相流流量    升/小时

W₁单井日产液量     米³/天

S1环空截面积

t改变采油井工况并持续运行一段时间

fw含水率

6杆断判断模型

测试过程中J变化量值ΔJ＞1，并且J值一直很低，则现场螺杆泵井杆断

7建立调参模型

1)参数高

如果HH-H＜100现场螺杆泵井工况参数高，建议调低转数

2)参数低

如果H＜300现场螺杆泵井工况参数低，建议调高转数

8有无磨损判断

如果现场螺杆泵井起机后，正常运行时，实测J最大与最小之间的差值大于20n/9550，且有周期性规律出现，则现场螺杆泵井有磨损。

9漏失判断

如果H、J逐渐减小且最后H＜100，J＜(nM1/9550)+50则现场螺杆泵井有漏失。

Claims (10)

1.一种采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法，其特征是：运行中采油井的工况改变前，测量拉力、扭矩、有功功率、液位传感器环空液面值，按下面的方法改变工况运行状态：(1)采油井停机、(2)采油井变频、(3)采油井调参、(4)采油井油管中采出液体注入环套中；分别通过以上4种方式，使环空液面发生变化；改变工况后的采油井持续该工况状态下运行一段时间t后，再恢复到改变前工况状态运行；测量工况改变后的拉力、扭矩、有功功率、液位传感器环空液面值；通过以上所述的采油井工况改变，使环空液面发生变化，通过环空液面变化量，计算得出采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量、环空液面的变化。

2.根据权利要求1所述的采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法，其特征是：所述的采油井停机是指正常运行中的采油井，停止运行；所述的采油井变频是指正常运行中的采油井，通过变频器调高或者调低运行频率；所述的采油井调参是指正常运行中的采油井，改变输入功率；所述的采油井油管中采出液体注入环套中是指正常运行中的采油井，采出的液体不是通过输油管线运走，而是直接注入套管与油管之间环套中。

3.根据权利要求1或2所述的采油井井口输油管线三相流流量及单井日产液量测量方法，其特征是：所述的计算是通过环空液面变化导致井上传感器拉力、扭矩、有功功率改变前、改变后的测量值发生变化；拉力或扭矩，或者有功功率改变前、改变后测量值的变化量与环空液面改变前、改变后的变化量建立模型，根据工况变化前后测量的时间t，转换成井口输油管线三相流流量及单井日产液量，环空液面数据。

4.一种螺杆泵井计量诊断综合测试仪，其组成包括：笔记本电脑或掌上电脑PDA、工业控制PC104机，其特征是：所述的笔记本电脑通过导线连接无线接收天线，所述的无线接收天线装有接收模块，所述的接收模块通过接收信号连接无线发射器中的发射模块，所述的无线发射器连接传感器。

5.根据权利要求4所述的螺杆泵井计量诊断综合测试仪，其特征是：所述的无线接收天线连接笔记本电脑的USB接口。

6.一种螺杆泵井变参数计量诊断装置，其组成包括，电源，其特征是：所述的电源分别连接断路器2P和断路器3P，所述的断路器3P穿过互感器连接变送器，所述的变送器连接单片机，所述的单片机连接24V继电器，所述的24V继电器连接交流接触器KM₂，所述的交流接触器KM₂连接带有动力的热继电器JR；所述的断路器2P连接滤波器EMI，所述的滤波器EMI连接单片机，所述的单片机连接220V继电器，所述的220V继电器连接变频器，所述的变频器连接带有动力的交流接触器KM₁。

7.根据权利要求6所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，其特征是：所述的断路器2P连接控制按扭，所述的控制按扭分别连接24V继电器、220V继电器、交流接触器KM₂、变频器、交流接触器KM₁和热继电器JR，所述的热继电器JR连接交流接触器KM₁，所述的交流接触器KM₁连接交流接触器KM₂。

8.根据权利要求6所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，其特征是：所述的单片机连接24V开关电源，所述的24V开关电源分别连接交流接触KM₂和220V继电器，所述的单片机连接交流接触器KM₂。

9.根据权利要求6或7或8所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，其特征是：所述的滤波器连接24V开关电源，所述的24V开关电源连接24V继电器，所述的24V继电器连接交流接触器KM₁，所述的滤波器连接变送器。

10.根据权利要求6或7所述的螺杆泵井变参数计量诊断装置，其特征是：所述的断路器3P分别连接交流接触器KM₂、变送器和变频器，所述变频器分别连接交流接触器KM₂、单片机和互感器，所述的断路器2P连接220V继电器。

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